CN101307380A - 提高正火钢板强度的淬火机加速冷却工艺 - Google Patents

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Abstract

一种提高正火钢板强度的淬火机加速冷却工艺，属于中厚板正火控冷技术领域。正火钢板出淬火炉后随淬火机辊道进入淬火机开始水冷，淬火机辊道速度控制在10－25m/min，设定水量控制参数如下：淬火机高压段13区水量为2.5－3.3m3/min；14区水量为3－4m3/min；低压段15区流量调节阀开口度为30－40％，16区流量调节阀开口度为35－47％，钢板冷速控制在6－8℃/s；根据钢板规格调整上述各区水量、开度以及辊道速度，使钢板冷却至600－650℃，通过水冷提高了铁素体形核率，抑制了晶粒的长大，细化晶粒，提高了正火钢板强度。优点在于，通过水冷提高了铁素体形核率，抑制了晶粒的长大，细化晶粒，提高了正火钢板强度。

Description

提高正火钢板强度的淬火机加速冷却工艺
技术领域
本发明属于中厚板正火控冷技术领域，特别是提供了一种提高正火钢板强度的淬火机加速冷却工艺。
背景技术
低合金高强钢通常采用控轧或热处理正火交货，经过正火工艺处理后的低合金高强钢，其屈服强度比控轧后的强度一般下降30-50Mpa，经常低于标准值下线或处于标准值下线边缘。解决正火后强度不足的问题，国内外普遍采用的方法是通过添加大量的Cu、Cr、Ni、Mn等固溶强化合金元素来提高正火后强度，但是此种方法无疑增加了企业热处理产品的生产成本，降低利润，产品价格在激烈的市场竞争中缺乏优势。
首秦金属材料有限公司于2008年4月完成德国LOI公司生产的淬火机调试工作，具备了宽厚板淬火处理能力。淬火处理生产线由一台淬火炉和一台淬火机组成，淬火机直接布置在淬火炉后面，全长22.763米，分高压段和低压段(如图1所示)，共20个区，其中高压段分三段，共3.332米，分别是1、2、3，4、5、6；7、8、9，10、11、12；13，14；低压段分三段，19.431米，分别为15，16；17，18；19，20三段，高压段的水量和低压段的开度可以进行手动调整，而且各分段都可以单独开启。通常钢板淬火时，所有冷却段是全部开启的，冷却强度较大，通常钢板冷却温度≤200℃，生产中淬火模型可对不同规格钢板进行自动淬火处理。为解决正火钢板屈服强度下降的问题，首秦公司自主发明了淬火机的加速冷却模式，即通过关闭淬火机的部分水冷段，精确调整其它水冷段的水量、上下水比和辊道速度，使淬火机的强力水冷变成弱水冷，能够控制正火后的钢板加速冷却到600-700℃温度之间，实现钢板正火后的加速冷却，提高正火后钢板的屈服强度。首秦公司现已将此技术应用于实际生产中，通过水这一廉价的介质替代了高成本的合金元素，降低了公司的生产成本，实现了良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高正火钢板强度的淬火机加速冷却工艺，解决了正火后钢板屈服强度偏低的问题。
正火后的钢板通常通过空冷降温。由于厚钢板空冷速度慢，导致奥氏体向铁素体转变时铁素体形核率低，部分铁素体晶粒粗大，强度偏低。对此制定了以下提高正火钢板强度的工艺：正火钢板出淬火炉后以一定速度(同淬火机辊道速度)随淬火机辊道进入淬火机开始水冷，淬火机辊道速度控制在10-25m/min，设定水量控制参数如下：淬火机高压段13区水量为2.5-3.3m3/min；14区水量为3-4m3/min；低压段15区流量调节阀阀门开口度(以下简称开度)为30-40％，16区开度为35-47％，冷速控制在6-8℃/s。根据钢板规格调整上述各区水量、开度以及辊道速度，使钢板冷却至600-650℃后自然冷却，通过水冷提高了铁素体形核率，抑制了晶粒的长大，细化晶粒，提高了正火钢板强度。
优点：目前此项发明已应用于厚度16-100mm的正火状态交货的低合金钢(S355J2+N)、桥梁板(Q420qD)和高强船板(D36)，在保持与控轧状态同等成份的基础上，利用已确定的水冷模式使其屈服强度得到了提高。如低合金钢(S355J2+N)正火后屈服强度基本在340±10MPa左右，通过水冷屈服强度达到380±10MPa。经过不同钢种的试验发现正火控冷处理后，钢板强度较正火处理提高30-50MPa。
水冷后对钢板的组织和性能进行了检测和分析，发现钢板的组织均匀性，性能都得到了很好的改善，解决了正火钢板强度下降的问题，为公司节约了成本，创造了效益。
附图说明
图1为淬火机辊道各区域示意图，I为淬火机上辊道及各区域图，其中，高压段1、2、3、7、8、9；低压段13、15、17、19；
II为淬火机下辊道及各区域图，其中，高压段4、5、6、10、11、12；低压段14、16、18、20。
具体实施方式
实验中首先利用30mm的欧标低合金钢板(S355J2+N)进行水冷模式的摸索，最终确定其水冷参数如下：高压段13区水量为3m3/min；14区水量为3.5m3/min；低压段15区开度为35％，16区开度为41％，上下开度的比值(水比)为1.17；辊速20m/min。针对其它规格的S355J2+N通过调整辊速及低压段开度和区域达到水冷目的，水冷后钢板返红(由于心部温度高，表面温度有一定量的回升)温度在600-650℃内，经检验后钢板组织得到了改善，屈服强度比常规正火处理钢板强度值高出30-50MPa。然后利用厚规格正火后强度略低于标准值的桥梁板(Q420qD)和高强船板(D36)对水冷工艺做了进一步探索。其中60mm的桥梁钢(Q420qD)水冷参数设定如下：高压段13区水量为3m3/min，14区水量为3.5m3/min，低压段15区开度为35％，16区开度为41％，水比为1.17，辊速14.5m/min；80mm厚的高强船板(D36)水冷参数设定如下：高压段13区水量为180m3/h，14区水量为215m3/h，低压段15区、17区开度为35％，16区、18区开度为41％，水比为1.17，辊速18m/min。水冷后对钢板性能进行了检测，屈服强度达到了标准要求，且有一定的富裕量。经过不断的积累实验数据，最终确定了不同规格钢板的水冷工艺参数，同时将成熟的水冷工艺制度输入淬火机的自动化模块，对已存入水冷参数的钢种可实现自动化生产。

Claims (1)

1、一种提高正火钢板强度的淬火机加速冷却工艺，其特征在于，正火钢板出淬火炉后随淬火机辊道进入淬火机开始水冷，淬火机辊道速度控制在10-25m/min，设定水量控制参数如下：淬火机高压段13区水量为2.5-3.3m3/min；14区水量为3-4m3/min；低压段15区流量调节阀开口度为30-40％，16区流量调节阀开口度为35-47％，钢板冷速控制在6-8℃/s；根据钢板规格调整上述各区水量、开度以及辊道速度，使钢板冷却至600-650℃后自然冷却。
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